РАЗНИЦА МЕЖДУ СКОРОСТЬЮ И СКОРОСТЬЮ (С ПРИМЕРАМИ) - ФИЗИЧЕСКИЙ - 2025

Эти различия между скоростью и скоростью существуют, хотя и связаны физические величины. В обычном языке один или другой термин используется взаимозаменяемо, как если бы они были синонимами, но в физике их необходимо различать.

Эта статья определяет обе концепции, указывает на различия и объясняет на примерах, как и когда применяется тот или иной. Для упрощения мы рассмотрим движущуюся частицу, а затем пересмотрим концепции скорости и скорости.

Рисунок 1. Скорость и скорость частицы, движущейся по кривой. Подготовил: Ф. Сапата.

Разница между скоростью и скоростью

	скорость	скорость
Определение	Это расстояние, пройденное за единицу времени.	Это смещение (или изменение положения) в каждую единицу времени.
нотация	v	v
Тип математического объекта	карабкаться	Вектор
Формула (на конечный период времени) *	v = Δs / Δt	v = Δr / Δt
Формула (для данного момента времени) **	v = ds / dt = s '(t)	v = dr / dt = r '(t)
Объяснение формулы	* Длина пройденного пути, разделенная на период времени, использованный для его прохождения. ** При мгновенной скорости период времени стремится к нулю. ** Математическая операция - это производная дуги пути как функция времени по отношению к моменту времени t.	* Векторное смещение, деленное на период времени, за который смещение произошло. ** При мгновенной скорости интервал времени стремится к нулю. ** Математическая операция - это производная функции положения по времени.
характеристики	Чтобы выразить это, требуется только положительное действительное число, независимо от пространственных измерений, в которых происходит движение. ** Мгновенная скорость - это абсолютное значение мгновенной скорости.	Для его выражения может потребоваться несколько действительных чисел (положительных или отрицательных), в зависимости от пространственных измерений, в которых происходит движение. ** Модуль мгновенной скорости - это мгновенная скорость.

Примеры с равномерной скоростью на прямых участках

Различные аспекты скорости и скорости были обобщены в таблице выше. А затем, в качестве дополнения, рассмотрим несколько примеров, иллюстрирующих задействованные концепции и их отношения:

- Пример 1

Предположим, красный муравей движется по прямой в направлении, указанном на рисунке ниже.

Рисунок 2. Муравей на прямом пути. Источник: Ф. Сапата.

Вдобавок муравей движется равномерно, так что он преодолевает расстояние 30 миллиметров за 0,25 секунды.

Определите скорость и скорость муравья.

Решение

Скорость муравья рассчитывается путем деления пройденного расстояния Δs на период времени Δt.

v = Δs / Δt = (30 мм) / (0,25 с) = 120 мм / с = 12 см / с

Скорость муравья рассчитывается путем деления смещения Δ r на период времени, в течение которого смещение было выполнено.

Смещение составляло 30 мм в направлении 30º относительно оси X, или в компактной форме:

Δ r = (30 мм ¦ 30º)

Можно отметить, что смещение состоит из величины и направления, поскольку это векторная величина. В качестве альтернативы смещение можно выразить в соответствии с его декартовыми компонентами X и Y следующим образом:

Δ r = (30 мм * cos (30º); 30 мм * sin (30º)) = (25,98 мм; 15,00 мм)

Скорость муравья рассчитывается путем деления смещения на период времени, за который он был сделан:

v = Δ r / Δt = (25,98 мм / 0,25 с; 15,00 мм / 0,25 с) = (103,92; 60,00) мм / с

Эта скорость в декартовых компонентах X и Y и в см / с равна:

v = (10,392; 6,000) см / с.

В качестве альтернативы вектор скорости может быть выражен в его полярной форме (направление модуля ¦), как показано:

v = (12 см / с ¦ 30º).

Примечание : в этом примере, поскольку скорость постоянна, средняя скорость и мгновенная скорость совпадают. Модуль мгновенной скорости оказывается мгновенной скоростью.

Пример 2

Тот же муравей в предыдущем примере идет от A к B, затем от B к C и, наконец, от C к A, следуя треугольному пути, показанному на следующем рисунке.

Рисунок 3. Треугольный путь муравья. Источник: Ф. Сапата.

Раздел AB покрывает это за 0,2 секунды; BC запускает его за 0,1 секунды и, наконец, CA запускает его за 0,3 секунды. Найдите среднюю скорость поездки ABCA и среднюю скорость поездки ABCA.

Решение

Чтобы вычислить среднюю скорость муравья, мы начнем с определения общего пройденного расстояния:

Δs = 5 см + 4 см + 3 см = 12 см.

Продолжительность всего путешествия:

Δt = 0,2 с + 0,1 с + 0,3 с = 0,6 с.

Итак, средняя скорость муравья равна:

v = Δs / Δt = (12 см) / (0,6 с) = 20 см / с.

Далее рассчитывается средняя скорость муравья на маршруте ABCA. В этом случае перемещение муравья равно:

Δ r = (0 см; 0 см)

Это потому, что смещение - это разница между конечным положением минус начальное положение. Поскольку обе позиции одинаковы, их разница равна нулю, что приводит к нулевому смещению.

Это нулевое смещение было выполнено за 0,6 секунды, поэтому средняя скорость муравья составила:

v = (0 см; 0 см) / 0,6 с = (0; 0) см / с.

Вывод : средняя скорость 20 см / с, но на трассе ABCA средняя скорость равна нулю.

Примеры с равномерной скоростью на криволинейных участках

Пример 3

Насекомое движется по кругу радиусом 0,2 м с постоянной скоростью, так что, начиная с точки A и достигая точки B, оно проходит ¼ окружности за 0,25 с.

Рисунок 4. Насекомое в круглом сечении. Источник: Ф. Сапата.

Определите скорость и скорость насекомого в секции AB.

Решение

Длина дуги окружности между A и B составляет:

Δs = 2πR / 4 = 2π (0,2 м) / 4 = 0,32 м.

Применяя определение средней скорости, мы имеем:

v = Δs / Δt = 0,32 м / 0,25 с = 1,28 м / с.

Для расчета средней скорости необходимо вычислить вектор смещения между начальным положением A и конечным положением B:

Δ r = (0, R) - (R, 0) = (-R, R) = (-0,2, 0,2) м

Применяя определение средней скорости, получаем:

v = Δ r / Δt = (-0,2, 0,2) м / 0,25 с = (-0,8, 0,8) м / с.

Предыдущее выражение - это средняя скорость между A и B, выраженная в декартовой форме. В качестве альтернативы средняя скорость может быть выражена в полярной форме, то есть модуль и направление:

- v - = ((-0,8) ^ 2 + 0,8 ^ 2) ^ (½) = 1,13 м / с

Направление = арктангенс (0,8 / (-0,8)) = арктангенс (-1) = -45º + 180º = 135º относительно оси X.

Наконец, вектор средней скорости в полярной форме равен: v = (1,13 м / с ¦ 135º).

Пример 4

Предполагая, что время старта насекомого в предыдущем примере равно 0 секундам от точки A, мы имеем, что его вектор положения в любой момент t определяется следующим образом:

r (t) =.

Определите скорость и мгновенную скорость для любого времени t.

Решение

1. Алонсо М., Финн Э. Физический том I: Механика. 1970. Fondo Educativo Interamericano SA
2. Хьюитт П. Концептуальная физика. Издание пятое. Пирсон.
3. Янг, Хью. Университетская физика с современной физикой. 14-е изд. Пирсон.
4. Wikipedia. Скорость. Получено с: es.wikipedia.com
5. Зита, А. Разница между скоростью и скоростью. Получено с: Differenceator.com